Heli levimise tunnused erinevates materjalides. Heli levik. Sügavuse helid

Me teame, et heli liigub läbi õhu. Sellepärast saame kuulda. Vaakumis ei saa olla heli. Aga kui heli levib läbi õhu, selle osakeste vastasmõju tõttu, siis kas seda ei edasta teised ained? Saab.

Heli levik ja kiirus erinevates meediumites

Heli ei edastata ainult õhu kaudu. Ilmselt teavad kõik, et kui kõrv seina äärde panna, on kõrvaltoas kuulda vestlusi. AT sel juhul heli edastatakse läbi seina. Helid levivad vees ja muus keskkonnas. Pealegi toimub heli levimine erinevates keskkondades erineval viisil. Heli kiirus on erinev olenevalt ainest.

On uudishimulik, et heli levimise kiirus vees on peaaegu neli korda suurem kui õhus. See tähendab, et kalad kuulevad "kiiremini" kui meie. Metallides ja klaasis levib heli veelgi kiiremini. Seda seetõttu, et heli on meediumi vibratsioon ja helilained edastatakse kiiremini parema juhtivusega keskkondades.

Vee tihedus ja juhtivus on suurem kui õhul, kuid väiksem kui metallil. Sellest lähtuvalt edastatakse heli erinevalt. Ühelt kandjalt teisele liikudes muutub heli kiirus.

Ka helilaine pikkus muutub ühest keskkonnast teise üleminekul. Ainult selle sagedus jääb samaks. Aga seepärast saame kasvõi läbi seinte eristada, kes konkreetselt räägib.

Kuna heli on vibratsioon, on kõik vibratsiooni ja lainete seadused ja valemid helivõngete suhtes hästi rakendatavad. Heli kiiruse arvutamisel õhus tuleks arvestada ka asjaoluga, et see kiirus sõltub õhutemperatuurist. Temperatuuri tõustes suureneb heli levimise kiirus. Kell normaalsetes tingimustes heli kiirus õhus on 340 344 m/s.

helilained

Füüsikast teadaolevalt levivad helilained elastses keskkonnas. Seetõttu kannab maa helid hästi edasi. Kõrva vastu maad pannes on juba kaugelt kuulda sammude häält, kabja kolinat jne.

Lapsepõlves pidi igaüks oma kõrva rööbastele pannes lõbusalt aega veetma. Rongirataste heli kandub mööda rööpaid edasi mitme kilomeetri kaugusele. Loomiseks vastupidine efekt heli neeldumine, kasutage pehmeid ja poorseid materjale.

Näiteks selleks, et kaitsta ruumi kõrvaliste helide eest või vastupidi, et helid ruumist väljapoole ei pääseks, töödeldakse ja heliisoleeritakse ruum. Seinad, põrandad ja laed on polsterdatud spetsiaalsete vahtpolümeeridel põhinevate materjalidega. Sellises polsterduses vaibuvad kõik helid väga kiiresti.

1. Heli allikaks võib olla mis tahes keha, mis vibreerib.

2. Kuidas heli levib?

2. Heli levib õhus pikilainetena.

3. Kas heli levib ainevabas ruumis?

3. Ainevabas ruumis heli ei levi. Kuna helilaine ei saa levida.

4. Kas mõni laine, mis jõuab inimese kõrva, tekitab helitunde?

4. Ei, kõik oleneb laine võnkesagedusest.

5. Miks ei tajuta neid südamelöögist põhjustatud lainehelina? Kopsumahu kõikumine hingamise ajal?

5. Hingamisel südamelöögist ja kopsumahust põhjustatud laineid ei tajuta helina, kuna nende sagedus on väga madal (alla 20 Hz). Näiteks südamelöökide puhul, kui võtta arvesse, et inimese keskmine pulss on 100 lööki minutis, saame südamelöökide sageduseks v ≈ 1,67 Hz, mis on palju väiksem kui 20 Hz. Sama juhtub kopsumahu kõikumise korral hingamise ajal.

Lindude laul, vihma ja tuule hääl, äike, muusika - kõike, mida kuuleme, peame heliks.

Teaduslikust vaatenurgast on heli füüsiline nähtus, mis on tahkes, vedelas ja gaasilises keskkonnas levivad mehaanilised vibratsioonid. Nad kutsuvad esile kuulmisaistingud.

Kuidas helilaine tekib?

Klõpsake pildil

Kõik helid levivad elastsete lainete kujul. Ja lained tekivad elastsete jõudude toimel, mis ilmnevad keha deformeerumisel. Need jõud kipuvad viima keha tagasi algsesse olekusse. Näiteks liikumatus olekus venitatud string ei kõla. Kuid tuleb see ainult kõrvale jätta, kuna elastsusjõu mõjul kipub see võtma oma algse positsiooni. Vibreerides muutub see heliallikaks.

Heliallikaks võib olla igasugune võnkuv keha, näiteks ühele küljele kinnitatud õhuke terasplaat, puhkpillis õhk, inimese häälepaelad, kelluke jne.

Mis juhtub õhus, kui tekib vibratsioon?

Nagu igal gaasil, on ka õhul elastsus. See peab vastu survele ja hakkab rõhu vähendamisel kohe laienema. See edastab ühtlaselt igasuguse surve sellele eri suundades.

Kui surute õhku järsult kolvi abil kokku, siis rõhk selles kohas kohe tõuseb. See kantakse kohe üle naaberõhukihtidesse. Need kahanevad ja rõhk neis suureneb ning eelmises kihis väheneb. Nii piki ahelat vahelduvad tsoonid suurenenud ja vähendatud rõhk antakse edasi.

Vaheldumisi külgedele kaldudes surub kõlav string õhku kokku, algul ühes, seejärel aga vastassuunas. Suunas, kuhu nöör kaldus, muutub rõhk teatud määral atmosfäärirõhust kõrgemaks. FROM vastaspool rõhk langeb sama palju, kuna sealne õhk harveneb. Kokkusurumine ja harvendamine vahelduvad ja levivad eri suundades, põhjustades õhuvibratsiooni. Neid vibratsioone nimetatakse helilaine . Ja atmosfäärirõhu ja rõhu erinevust õhu kokkusurumis- või hõrenemiskihis nimetatakse akustiline, või helirõhk.

Klõpsake pildil

Helilaine levib mitte ainult õhus, vaid ka vedelas ja tahkes keskkonnas. Näiteks vesi on suurepärane helijuht. Kuuleme vee all oleva kivi kokkupõrget. Pinnalaeva propellerite müra tõstab allveelaeva akustikat. Kui paneme käekella puidust tahvli ühte otsa, siis, pannes kõrva tahvli vastasotsa, kuuleme seda tiksumas.

Kas helid on vaakumis erinevad? 17. sajandil elanud inglise füüsik, keemik ja teoloog Robert Boyle asetas klaasnõusse kella, millest õhk välja pumbati. Ta ei kuulnud kella tiksumist. See tähendas, et õhuta ruumis helilained ei levi.

Helilaine omadused

Heli vibratsiooni vorm sõltub heliallikast. Enamik lihtne vorm neil on ühtlane või harmooniline vibratsioon. Neid saab kujutada sinusoidina. Selliseid võnkumisi iseloomustavad võnkumiste amplituud, lainepikkus ja levimise sagedus.

Amplituud

Amplituud sisse üldine juhtum nimetatakse keha maksimaalseks kõrvalekaldeks tasakaaluasendist.

Kuna helilaine koosneb vahelduvatest kõrge ja madal rõhk, siis peetakse seda sageli rõhukõikumiste levimise protsessiks. Seetõttu räägivad nad sellest õhurõhu amplituud laines.

Heli tugevus sõltub amplituudist. Mida suurem see on, seda valjem on heli.

Igal inimkõne helil on vibratsioonivorm, mis on omane ainult talle. Seega erineb heli "a" vibratsioonide vorm heli "b" vibratsiooni vormist.

Laine sagedus ja periood

Vibratsioonide arvu sekundis nimetatakse laine sagedus .

f = 1/T

kus T on võnkeperiood. See on aeg, mis kulub ühe täieliku võnkumise toimumiseks.

Mida pikem on periood, seda madalam on sagedus ja vastupidi.

Sagedusühik rahvusvahelises mõõtesüsteemis SI on hertsi (Hz). 1 Hz on üks võnkumine sekundis.

1 Hz = 1 s -1.

Näiteks sagedus 10 Hz tähendab 10 võnkumist 1 sekundi jooksul.

1000 Hz = 1 kHz

Kõrgus sõltub vibratsiooni sagedusest. Mida kõrgem on sagedus, seda kõrgem on heli toon.

Inimkõrv ei ole võimeline tajuma kõiki helilaineid, vaid ainult neid, mille sagedus on 16–20 000 Hz. Just neid laineid peetakse helilaineteks. Laineid, mille sagedus on alla 16 Hz, nimetatakse infraheliks ja laineid üle 20 000 Hz ultraheliks.

Inimene ei taju ei infra- ega ultrahelilaineid. Loomad ja linnud aga kuulevad ultraheli. Näiteks eristab tavaline liblikas helisid, mille sagedus on 8000–160 000 Hz. Delfiinide tajutav vahemik on veelgi laiem, see jääb vahemikku 40–200 tuhat Hz.

Lainepikkus

Lainepikkus nimetatakse kaugust harmoonilise laine kahe lähima punkti vahel, mis on samas faasis, näiteks kahe harja vahel. Määratud kui ƛ .

Ühe perioodiga võrdse aja jooksul läbib laine selle pikkusega võrdse vahemaa.

Laine levimise kiirus

v = ƛ /T

Sest T = 1/f

siis v = ƛ f

Heli kiirus

Heli kiirust prooviti katsete abil määrata 17. sajandi esimesel poolel. Inglise filosoof Francis Bacon pakkus oma teoses The New Organon välja oma viisi selle probleemi lahendamiseks, mis põhineb valguse ja heli kiiruste erinevusel.

On teada, et valguse kiirus on palju suurem kui heli kiirus. Seetõttu näeme äikese ajal esmalt välku ja alles siis kuuleme äikest. Teades valguse ja heli allika ja vaatleja vahelist kaugust ning valgussähvatuse ja heli vahelist aega, saab arvutada heli kiiruse.

Baconi ideed kasutas prantsuse teadlane Marin Marsenne. Musketit tulistavast mehest mõnel kaugusel asunud vaatleja salvestas aja, mis kulus valgussähvatusest lasuni. Seejärel jagati helikiiruse saamiseks vahemaa ajaga. Katse tulemuste järgi oli kiirus võrdne 448 m/s. See oli ligikaudne hinnang.

19. sajandi alguses kordas rühm Pariisi Teaduste Akadeemia teadlasi seda kogemust. Nende arvutuste järgi oli valguse kiirus 350-390 m/s. Kuid ka see arv ei olnud täpne.

Teoreetiliselt püüdis Newton arvutada valguse kiirust. Ta tugines oma arvutustes Boyle-Mariotte'i seadusele, mis kirjeldas gaasi käitumist isotermiline protsess (konstantsel temperatuuril). Ja see juhtub siis, kui gaasi maht muutub väga aeglaselt, suutes anda keskkonnale selles esineva soojuse.

Newton eeldas ka, et kokkusurumis- ja hõrenemispiirkondade vahel ühtlustub temperatuur kiiresti. Kuid helilaines neid tingimusi ei eksisteeri. Õhk ei juhi soojust hästi ning kokkusurumis- ja lagunemiskihtide vaheline kaugus on suur. Kompressioonikihi soojusel ei ole aega harvenduskihti üle minna. Ja nende vahel on temperatuuride erinevus. Seetõttu osutusid Newtoni arvutused valeks. Nad andsid näitajaks 280 m / s.

Prantsuse teadlane Laplace suutis selgitada, et Newtoni viga seisnes selles, et helilaine levib õhus adiabaatiline tingimused erinevatel temperatuuridel. Laplace’i arvutuste kohaselt on heli kiirus õhus temperatuuril 0 o C 331,5 m/s. Lisaks suureneb see temperatuuri tõustes. Ja kui temperatuur tõuseb 20 ° C-ni, võrdub see juba 344 m / s.

Helilained levivad erinevates meediumites erineva kiirusega.

Gaaside ja vedelike puhul arvutatakse helikiirus järgmise valemiga:

kus Koos -heli kiirus,

β - söötme adiabaatiline kokkusurutavus,

ρ - tihedus.

Nagu valemist näha, sõltub kiirus söötme tihedusest ja kokkusurutavusest. Õhus on seda vähem kui vedelikus. Näiteks vees temperatuuril 20 ° C on see 1484 m / s. Veelgi enam, mida kõrgem on vee soolsus, seda kiiremini heli selles levib.

Esimest korda mõõdeti heli kiirust vees aastal 1827. See katse meenutas mõneti Maren Marsenne’i valguse kiiruse mõõtmist. Ühe paadi küljelt lasti vette kelluke. Esimesest paadist enam kui 13 km kaugusel oli teine. Esimesel paadil löödi kella ja pandi korraga põlema püssirohi. Teisel paadil pandi kirja välguaeg ja seejärel kellahelina saabumise aeg. Jagades vahemaa ajaga, saame helilaine kiiruse vees.

Heli kiirus on tahkes keskkonnas suurim. Näiteks terases ulatub see üle 5000 m/s.

Me tajume helisid nende allikatest kaugel. Tavaliselt liigub heli meieni õhu kaudu. Õhk on elastne keskkond, mis edastab heli.

Kui heli edastuskandja eemaldatakse allika ja vastuvõtja vahelt, siis heli ei levi ja seetõttu vastuvõtja seda ei taju. Näitame seda eksperimentaalselt.

Asetame õhupumba kella alla äratuskella (joonis 80). Kuni kellas on õhku, on kella heli selgelt kuulda. Kui kella alt õhku välja pumbatakse, siis heli tasapisi nõrgeneb ja lõpuks muutub kuuldamatuks. Ilma edastusvahendita ei saa kella taldriku vibratsioon levida ja heli ei jõua meie kõrva. Lase õhku kella alla ja kuule uuesti helinat.

Riis. 80. Katse, mis tõestab, et ruumis, kus puudub materiaalne keskkond, heli ei levi

Elastsed ained, nagu metallid, puit, vedelikud, gaasid, juhivad hästi helisid.

Paneme puidust tahvli ühte otsa taskukella ja me ise liigume teise otsa. Pannes oma kõrva tahvli külge, kuuleme kella.

Seo metalllusika külge nöör. Kinnitage nööri ots kõrva külge. Lusikat lüües kuuleme tugevat heli. Veelgi tugevamat heli kuuleme, kui asendame nööri traadiga.

Pehmed ja poorsed kehad on halvad helijuhid. Ruumi kaitsmiseks võõraste helide eest on seinad, põrand ja lagi kaetud helisummutavate materjalide kihtidega. Vahekihtidena kasutatakse vilti, presskorki, poorseid kive, erinevaid vahustatud polümeeride baasil valmistatud sünteetilisi materjale (näiteks vahtplast). Heli sellistes kihtides sumbub kiiresti.

Vedelikud juhivad heli hästi. Kalad näiteks kuulevad kaldal hästi samme ja hääli, seda teavad kogenud õngitsejad.

Niisiis, heli levib mis tahes elastses keskkonnas - tahkes, vedelas ja gaasilises, kuid ei saa levida ruumis, kus ainet pole.

Allika võnkumised tekitavad oma keskkonnas elastse helisageduslaine. Kõrva jõudev laine mõjub kuulmekile, pannes selle vibreerima heliallika sagedusele vastava sagedusega. Trummi membraani värisemine kandub luude kaudu otstesse kuulmisnärv, ärritavad neid ja tekitavad seega helitunde.

Tuletage meelde, et gaasides ja vedelikes võivad esineda ainult pikisuunalised elastsed lained. Näiteks õhus olev heli edastatakse pikisuunaliste lainete kaudu, st heliallikast tuleva õhu vahelduvate kondenseerumiste ja harulduste kaudu.

Helilaine, nagu kõik teised mehaanilised lained, ei levi ruumis koheselt, vaid teatud kiirusega. Seda on näha näiteks relva laskmist kaugelt jälgides. Esmalt näeme tuld ja suitsu ning siis mõne aja pärast kuuleme lasku. Suits ilmub samaaegselt esimese helivibratsiooniga. Mõõtes ajavahemikku t heli tekkimise hetkest (hetk, mil suits ilmub) ja hetkeni, mil see jõuab kõrva, saame määrata heli levimise kiiruse:

Mõõtmised näitavad, et heli kiirus õhus temperatuuril 0 °C ja normaalne atmosfääri rõhk võrdub 332 m/s.

Heli kiirus gaasides on seda suurem, seda kõrgem on nende temperatuur. Näiteks 20 °C juures on heli kiirus õhus 343 m/s, 60 °C juures - 366 m/s, 100 °C juures - 387 m/s. Seda seletatakse asjaoluga, et temperatuuri tõustes suureneb gaaside elastsus ja mida suuremad on elastsusjõud, mis tekivad keskkonnas selle deformeerumisel, seda suurem on osakeste liikuvus ja seda kiiremini kanduvad vibratsioonid ühest punktist edasi. teine.

Heli kiirus sõltub ka keskkonna omadustest, milles heli levib. Näiteks 0 °C juures on heli kiirus vesinikus 1284 m/s ja süsinikdioksiidis 259 m/s, kuna vesiniku molekulid on vähem massiivsed ja vähem inertsed.

Tänapäeval saab heli kiirust mõõta igas keskkonnas.

Molekulid vedelikes ja tahked ained paiknevad üksteisele lähemal ja interakteeruvad tugevamalt kui gaasimolekulid. Seetõttu on heli kiirus vedelas ja tahkes keskkonnas suurem kui gaasilises keskkonnas.

Kuna heli on laine, saate heli kiiruse määramiseks kasutada lisaks valemile V = s / t teile teadaolevaid valemeid: V = λ / T ja V = vλ. Ülesannete lahendamisel loetakse heli kiiruseks õhus tavaliselt 340 m/s.

Küsimused

1. Mis on joonisel 80 näidatud katse eesmärk? Kirjeldage, kuidas seda katset läbi viiakse ja millised järeldused sellest järeldub.
2. Kas heli võib levida gaasides, vedelikes, tahketes ainetes? Toetage oma vastuseid näidetega.
3. Kumb keha juhib heli paremini – elastne või poorne? Too näiteid elastsetest ja poorsetest kehadest.
4. Milline laine – piki- või põikisuunaline – on õhus leviv heli; vees?
5. Too näide, mis näitab, et helilaine ei levi koheselt, vaid teatud kiirusega.

Harjutus 30

1. Kas Kuu massiivse plahvatuse heli on kuulda ka Maal? Põhjenda vastust.
2. Kui siduda mõlemasse niidiotsa üks pool seebialusest, siis saab sellise telefoni abil isegi sosinal rääkida, olles erinevates ruumides. Selgitage nähtust.
3. Määrake heli kiirus vees, kui 0,002 s perioodiga võnkuv allikas ergastab vees 2,9 m pikkuseid laineid.
4. Määrake 725 Hz helilaine lainepikkus õhus, vees ja klaasis.
5. Pika metalltoru ühte otsa sai korra haamriga löödud. Kas löögist tulev heli levib läbi metalli toru teise otsa; läbi toru sees oleva õhu? Mitu lööki kuuleb toru teises otsas seisja?
6. Sirge lõigu lähedal seisev vaatleja raudtee, nägin kauguses liikuva auruveduri vile kohal auru. 2 s pärast auru tekkimist kuulis ta vilet ja 34 s pärast möödus auruvedur vaatlejast. Määrake veduri kiirus.

Kas olete kunagi mõelnud, et heli on üks silmatorkavamaid elu, tegevuse, liikumise ilminguid? Ja ka sellest, et igal helil on oma “nägu”? Ja isegi meie silmad kinni, ilma midagi nägemata, ainult heli järgi võime arvata, mis ümberringi toimub. Me suudame eristada tuttavate hääli, kuulda kahinat, möirgamist, haukumist, niitmist jne. Kõik need helid on meile lapsepõlvest tuttavad ja me suudame neid kergesti tuvastada. Veelgi enam, isegi absoluutses vaikuses kuuleme kõiki loetletud helisid oma sisemise kuulmisega. Kujutage ette, nagu see oleks tõeline.

Mis on heli?

Helid tajutud inimese kõrv, on üks olulisemaid teabeallikaid meid ümbritseva maailma kohta. Mere- ja tuulekohin, lindude laul, inimeste hääled ja loomade karjed, äikesehääled, liikuvate kõrvade hääled muudavad muutuvate välistingimustega kohanemise lihtsamaks.

Kui näiteks kivi kukkus mägedes ja läheduses polnud kedagi, kes kuulis selle kukkumise häält, siis kas see heli oli olemas või mitte? Küsimusele saab vastata võrdselt nii positiivselt kui ka negatiivselt, kuna sõnal "heli" on kahekordne tähendus. Seetõttu peame kokku leppima. Seetõttu peame kokku leppima, mida peetakse heliks - füüsikaliseks nähtuseks heli levimise kujul õhus esinev vibratsioon või kuulaja tunne. on sisuliselt põhjus, teine ​​on tagajärg, samas kui esimene helikontseptsioon on objektiivne, teine ​​on subjektiivne.Esimesel juhul on heli tegelikult voolav energiavoog nagu jõe oja.Selline heli võib muuta keskkonda, mida ta läbib, ja muutub ka ise "Teisel juhul mõistame heli abil aistinguid, mis tekivad kuulajas, kui helilaine mõjub läbi kuuldeaparaadi aju. Heli kuuldes võib inimene kogeda erinevaid tundeid Keeruline helide kompleks, mida nimetame muusikaks, kutsub meis esile kõige erinevamaid emotsioone Helid moodustavad kõne aluse, mis on inimühiskonnas peamise suhtlusvahendina. Lõpuks on olemas selline helivorm nagu müra. Hea analüüs subjektiivse taju seisukohast on keerulisem kui objektiivse hinnanguga.

Kuidas heli luua?

Kõigile helidele on omane see, et neid tekitavad kehad ehk heliallikad võnguvad (kuigi enamasti on need vibratsioonid silmale nähtamatud). Näiteks inimeste ja paljude loomade hääled tekivad nende häälepaelte vibratsiooni, tuulehelina tagajärjel. Muusikariistad, sireeni helin, tuule vile, äikesemürin on tingitud õhumasside kõikumisest.

Joonlaua näitel on sõna otseses mõttes silmadega näha, kuidas heli sünnib. Millise liigutuse teeb joonlaud, kui kinnitame ühe otsa, tõmbame teise tagasi ja vabastame? Märkame, et ta näis värisevat, kõhklevat. Selle põhjal järeldame, et heli tekib mõne objekti lühikese või pika võnkumisel.

Heli allikaks ei saa olla ainult vibreerivad objektid. Kuulide või mürskude vile lennu ajal, tuule ulumine, reaktiivmootori mürin sünnivad õhuvoolu katkestest, mille käigus toimub ka selle harvendamine ja kokkusurumine.

Samuti saab heli võnkuvaid liigutusi märgata seadme – häälehargi abil. See on kumer metallvarras, mis on paigaldatud resonaatorikarbil olevale jalale. Kui lööd haamriga vastu häälehargi, siis kostab. Hoonihargi okste vibratsioon on märkamatu. Kuid neid saab tuvastada, kui viia niidi otsas riputatud väike kuul kõlavasse häälehargisse. Pall põrkab perioodiliselt, mis näitab Cameroni okste kõikumist.

Heliallika ja ümbritseva õhu vastasmõju tulemusena hakkavad õhuosakesed heliallika liikumistega ajas (või "peaaegu ajas") kokku tõmbuma ja laienema. Seejärel kanduvad õhu kui vedela keskkonna omaduste tõttu vibratsioonid ühelt õhuosakelt teisele.

Helilainete levimise selgituse poole

Selle tulemusel kanduvad vibratsioonid läbi õhu üle vahemaa, st heli või akustiline laine ehk lihtsalt heli levib õhus. Inimkõrva jõudev heli omakorda ergastab oma tundlikes piirkondades vibratsioone, mida me tajume kõne, muusika, müra jne kujul (olenevalt heli omadustest, mille dikteerib selle allika olemus ).

Helilainete levik

Kas on võimalik näha, kuidas heli "jookseb"? Läbipaistvas õhus või vees on osakeste endi võnkumised märkamatud. Kuid on lihtne leida näide, mis ütleb teile, mis juhtub heli levimisel.

Helilainete levimise vajalik tingimus on materiaalse keskkonna olemasolu.

Vaakumis helilained ei levi, kuna puuduvad vibratsiooniallikast vastasmõju edastavad osakesed.

Seetõttu valitseb Kuul atmosfääri puudumise tõttu täielik vaikus. Isegi meteoriidi kukkumine selle pinnale pole vaatlejale kuuldav.

Helilainete levimiskiiruse määrab osakeste vahelise interaktsiooni ülekandekiirus.

Heli kiirus on helilainete levimise kiirus keskkonnas. Gaasi puhul osutub heli kiirus molekulide termilise kiiruse suurusjärgus (täpsemalt mõnevõrra väiksemaks) ja seetõttu suureneb gaasi temperatuuri tõustes. Mida suurem on aine molekulide interaktsiooni potentsiaalne energia, seda suurem on heli kiirus, seega ka heli kiirus vedelikus, mis omakorda ületab heli kiirust gaasis. Näiteks sisse merevesi heli kiirus on 1513 m/s. Terases, kus põik- ja pikilained võivad levida, on nende levimiskiirus erinev. Ristlained levivad kiirusega 3300 m/s, pikisuunalised aga kiirusega 6600 m/s.

Heli kiirus mis tahes keskkonnas arvutatakse järgmise valemiga:

kus β on söötme adiabaatiline kokkusurutavus; ρ - tihedus.

Helilainete levimise seadused

Heli levimise põhiseadused hõlmavad selle peegeldumise ja murdumise seadusi erinevate meediumite piiridel, aga ka heli difraktsiooni ja hajumist takistuste ja ebahomogeensuse olemasolul keskkonnas ja meediumite vahelistel liidestel.

Heli levimiskaugust mõjutab helineeldumistegur, see tähendab helilaine energia pöördumatu ülekandumine muudesse energialiikidesse, eriti soojusesse. Oluline tegur on ka kiirguse suund ja heli levimise kiirus, mis sõltub keskkonnast ja selle spetsiifilisest olekust.

Akustilised lained levivad heliallikast igas suunas. Kui helilaine läbib suhteliselt väikese augu, siis see levib igas suunas, mitte ei lähe suunatud kiiresse. Näiteks tänavahelid, mis läbi avatud akna tuppa tungivad, kostuvad selle kõigis punktides, mitte ainult vastu akent.

Helilainete levimise iseloom takistusel sõltub takistuse mõõtmete ja lainepikkuse suhtest. Kui takistuse mõõtmed on lainepikkusega võrreldes väikesed, siis laine voolab ümber selle takistuse, levides igas suunas.

Helilained, mis tungivad ühest keskkonnast teise, kalduvad oma algsest suunast kõrvale, see tähendab, et nad murduvad. Murdumisnurk võib olla langemisnurgast suurem või väiksem. See sõltub meediumist, millest heli tungib. Kui heli kiirus teises keskkonnas on suurem, on murdumisnurk suurem kui langemisnurk ja vastupidi.

Teel takistusega kokku puutudes peegelduvad helilained sellelt rangelt määratletud reegli - peegeldusnurga - järgi võrdne nurgaga kukkumine – sellega on seotud kaja mõiste. Kui heli peegeldub mitmelt pinnalt erinevatel kaugustel, tekib mitu kaja.

Heli levib lahkneva sfäärilise laine kujul, mis täidab üha suurema helitugevuse. Vahemaa suurenedes nõrgenevad keskkonna osakeste võnkumised ja heli hajub. Teatavasti tuleb edastuskauguse suurendamiseks heli koondada etteantud suunas. Kui tahame, et meid näiteks kuuldakse, paneme käed suu juurde või kasutame huulikut.

Difraktsioonil ehk helikiirte paindumisel on suur mõju heli leviku ulatusele. Mida heterogeensem on meedium, seda rohkem on helikiir painutatud ja vastavalt sellele lühem on heli levimiskaugus.

Heli omadused ja omadused

Peamine füüsilised omadused heli – vibratsiooni sagedus ja intensiivsus. Need mõjutavad ka inimeste kuulmisvõimet.

Võnkeperiood on aeg, mille jooksul toimub üks täielik võnkumine. Näitena võib tuua õõtsuva pendli, kui see liigub vasakpoolsest äärmisest asendist äärmisse parempoolsesse asendisse ja naaseb algsesse asendisse.

Võnkesagedus on täielike võnkumiste (perioodide) arv ühes sekundis. Seda ühikut nimetatakse hertsiks (Hz). Mida kõrgem on võnkesagedus, seda kõrgemat heli kuuleme ehk helil on kõrgem toon. Vastavalt tunnustatud rahvusvahelisele mõõtühikute süsteemile nimetatakse 1000 Hz kilohertsiks (kHz) ja 1 000 000 megahertsiks (MHz).

Sagedusjaotus: kuuldavad helid - vahemikus 15Hz-20kHz, infrahelid - alla 15Hz; ultraheli – 1,5 (104–109 Hz; hüperheli – 109–1013 Hz) piires.

Inimkõrv on kõige tundlikum helide suhtes, mille sagedus on 2000–5000 kHz. Suurimat kuulmistravust täheldatakse vanuses 15-20 aastat. Kuulmine halveneb vanusega.

Lainepikkuse mõiste on seotud võnkumiste perioodi ja sagedusega. Helilaine pikkus on kaugus keskkonna kahe järjestikuse kontsentratsiooni või harulduse vahel. Veepinnal levivate lainete näitel on see kahe harja vaheline kaugus.

Helid erinevad ka tämbri poolest. Heli põhitooni saadavad sekundaarsed toonid, mis on alati kõrgema sagedusega (ületoonid). Tämber on kvaliteediomadus heli. Mida rohkem ülemtoone põhitoonile peale kantakse, seda "mahlasem" kõlab muusikaliselt.

Teine põhitunnus on võnkumiste amplituud. See on harmooniliste vibratsioonide suurim kõrvalekalle tasakaaluasendist. Pendli näitel - selle maksimaalne kõrvalekalle vasakpoolsesse äärmisse asendisse või äärmisse parempoolsesse asendisse. Võnkumiste amplituud määrab heli intensiivsuse (tugevuse).

Heli tugevuse ehk selle intensiivsuse määrab akustilise energia hulk, mis voolab ühes sekundis läbi ühe ruutsentimeetri suuruse ala. Järelikult sõltub akustiliste lainete intensiivsus allika poolt keskkonnas tekitatava akustilise rõhu suurusest.

Helitugevus on omakorda seotud heli intensiivsusega. Mida suurem on heli intensiivsus, seda valjem see on. Need mõisted ei ole aga samaväärsed. Helitugevus on heli tekitatud kuulmisaistingu tugevuse mõõt. Sama tugevusega heli võib tekitada erinevaid inimesi kuulmistaju ebavõrdne oma valjuselt. Igal inimesel on oma kuulmislävi.

Inimene ei kuule enam väga tugevaid helisid ja tajub neid kui survet ja isegi valu. Seda heli tugevust nimetatakse valuläveks.

Heli mõju inimese kõrvale

Inimese kuulmisorganid on võimelised tajuma vibratsioone sagedusega 15-20 hertsi kuni 16-20 tuhat hertsi. Näidatud sagedustega mehaanilisi vibratsioone nimetatakse helideks või akustilisteks (akustika - heli uurimine).Inimese kõrv on kõige tundlikum helide suhtes, mille sagedus on 1000 kuni 3000 Hz. Suurimat kuulmisteravust täheldatakse vanuses 15-20 aastat. Kuulmine halveneb vanusega. Alla 40-aastasel inimesel on suurim tundlikkus 3000 Hz, 40-60-aastastel - 2000 Hz, üle 60-aastastel - 1000 Hz. Vahemikus kuni 500 Hz suudame eristada sageduse vähenemist või suurenemist isegi 1 Hz. Kõrgematel sagedustel muutub meie kuuldeaparaat selle väikese sageduse muutuse suhtes vähem vastuvõtlikuks. Seega saame pärast 2000 Hz üht heli teisest eristada ainult siis, kui sageduste erinevus on vähemalt 5 Hz. Väiksema erinevusega tunduvad helid meile samad. Siiski pole peaaegu mingeid reegleid ilma eranditeta. On inimesi, kellel on ebatavaliselt hea kuulmine. Andekas muusik suudab heli muutust tuvastada vaid murdosa vibratsioonist.

Väliskõrv koosneb auriklist ja kuulmekäigust, mis ühendavad selle kuulmekilega. Väliskõrva põhiülesanne on määrata heliallika suund. Kõrvakäik, mis on kahe sentimeetri pikkune sissepoole kitsenev toru, kaitseb kõrva sisemisi osi ja toimib resonaatorina. Kuulmekäik lõpeb kuulmekile – membraaniga, mis vibreerib helilainete toimel. Just siin, keskkõrva välispiiril, toimub objektiivse heli muutumine subjektiivseks. Kuulmekile taga on kolm väikest omavahel ühendatud luu: vasar, alasi ja jalus, mille kaudu edastatakse vibratsioon sisekõrva.

Seal, kuulmisnärvis, muundatakse need elektrilisteks signaalideks. Väike õõnsus, kus asuvad haamer, alasi ja jalus, on täidetud õhuga ja on Eustachia toru kaudu ühendatud suuõõnega. Tänu viimasele säilib sama surve sise- ja väljaspool kuulmekile. Tavaliselt Eustachia toru suletud ja avaneb ainult järsu rõhumuutuse korral (haigutamisel, neelamisel), et seda võrdsustada. Kui inimesel on Eustachia toru suletud näiteks külmetuse tõttu, siis rõhk ei ühtlustu ning inimene tunneb kõrvades valu. Edasi kanduvad vibratsioonid trummikilelt ovaalsesse aknasse, mis on sisekõrva algus. Trummi membraanile mõjuv jõud on võrdne rõhu ja trummikile pindala korrutisega. Kuid kuulmise tõelised saladused saavad alguse sellest ovaalne aken. Helilained levivad vedelikus (perilümfis), mis täidab kochlea. See sisekõrva sisekõrva elund, mis on kujundatud kõrvuni, on kolm sentimeetrit pikk ja on kogu pikkuses vaheseinaga jagatud kaheks osaks. Helilained jõuavad vaheseinani, lähevad selle ümber ja levivad seejärel peaaegu samasse kohta, kus nad esimest korda vaheseina puudutasid, kuid teiselt poolt. Sisekõrva vahesein koosneb basaalmembraanist, mis on väga paks ja pingul. Helivõnked tekitavad selle pinnal lainelisi lainetusi, samal ajal kui erinevate sageduste ribid asuvad membraani täielikult määratletud osades. Mehaanilised vibratsioonid muudetakse elektrilisteks vibratsioonideks spetsiaalses organis (Corti organ), mis asub põhimembraani ülemise osa kohal. Tektorimembraan asub Corti elundi kohal. Mõlemad elundid on sukeldatud vedelikku – endolümfi – ja eraldatakse ülejäänud sisekõrvast Reissneri membraaniga. Elundist Corti kasvavad karvad tungivad peaaegu läbi tektoriaalse membraani ja kui heli tekib, siis nad puudutavad - heli muundatakse, nüüd kodeeritakse see elektriliste signaalide kujul. Olulist rolli meie helide tajumise võime tugevdamisel mängivad head juhtivuse tõttu kolju nahk ja luud. Näiteks kui paned oma kõrva rööpa külge, siis saab läheneva rongi liikumist tuvastada ammu enne selle ilmumist.

Heli mõju inimkehale

Viimastel aastakümnetel on järsult suurenenud eri tüüpi autode ja muude müraallikate hulk, levivad kaasaskantavad raadiod ja magnetofonid, mis sageli sisse lülitatakse suurel helitugevusel, ning kirg valju levimuusika vastu. Märgitakse, et linnades tõuseb müratase iga 5-10 aasta järel 5 dB (detsibelli) võrra. Tuleb meeles pidada, et inimese kaugete esivanemate jaoks oli müra häiresignaal, mis viitas ohu võimalusele. Samal ajal muutusid kiiresti sümpaatiline-neerupealiste ja kardiovaskulaarsüsteem, gaasivahetus ja muud tüüpi ainevahetus (veresuhkru ja kolesterooli tase tõusis), valmistades keha ette võitluseks või põgenemiseks. Kuigi tänapäeva inimeses on see kuulmise funktsioon kaotanud sellise praktilise tähtsuse, on säilinud "olelusvõitluse vegetatiivsed reaktsioonid". Niisiis, isegi lühiajaline müra 60-90 dB põhjustab hüpofüüsi hormoonide sekretsiooni suurenemist, mis stimuleerivad paljude teiste hormoonide, eriti katehhoolamiinide (adrenaliin ja norepinefriin) tootmist, südame töö, veresooned suurenevad. kitsas ja arteriaalne rõhk(PÕRGUS). Samal ajal märgiti, et kõige tugevamat vererõhu tõusu täheldatakse hüpertensiooniga patsientidel ja inimestel, kellel on selle pärilik eelsoodumus. Müra mõjul on ajutegevus häiritud: muutub elektroentsefalogrammi iseloom, väheneb taju teravus ja vaimne jõudlus. Toimus seedimise halvenemine. On teada, et pikaajaline kokkupuude mürarikka keskkonnaga põhjustab kuulmislangust. Olenevalt individuaalsest tundlikkusest hindavad inimesed erinevalt müra ebameeldivaks ja häirivaks. Samas saab kuulajat huvitavat muusikat ja kõnet isegi 40-80 dB juures suhteliselt lihtsalt üle kanda. Tavaliselt tajub kuulmine kõikumisi vahemikus 16-20000 Hz (võnkumisi sekundis). Oluline on seda rõhutada tagasilöök ei põhjusta mitte ainult liigset müra kuuldavas võnkevahemikus: ultra- ja infraheli vahemikes, mida inimese kuulmine ei taju (üle 20 tuhat Hz ja alla 16 Hz) närvipinge, halb enesetunne, pearinglus, muutused siseorganite, eriti närvi- ja kardiovaskulaarsüsteemi aktiivsuses. On kindlaks tehtud, et suurte rahvusvaheliste lennujaamade läheduses asuvate piirkondade elanikel on hüpertensiooni esinemissagedus selgelt suurem kui sama linna vaiksemas piirkonnas. Liigne müra (üle 80 dB) mõjutab mitte ainult kuulmisorganeid, vaid ka teisi organeid ja süsteeme (vereringe-, seede-, närvi- jne), elutähtsad protsessid on häiritud, energiavahetus hakkab plastikust üle domineerima, mis toob kaasa enneaegne vananemine organism.

Nende tähelepanekute-avastustega hakkasid ilmnema meetodid inimese sihipäraseks mõjutamiseks. Inimese meelt ja käitumist saate mõjutada mitmel viisil, millest üks nõuab spetsiaalset varustust (tehnotroonilised tehnikad, zombistamine.).

Heliisolatsioon

Hoonete mürakaitse aste määratakse eelkõige normidega lubatud müra ruumide jaoks selleks otstarbeks. Püsimüra normaliseeritud parameetriteks arvutuspunktides on helirõhutasemed L, dB, oktaavi sagedusribades, mille geomeetrilised keskmised sagedused on 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Hz. Ligikaudsete arvutuste tegemiseks on lubatud kasutada helitasemeid LA, dBA. Katkendliku müra normaliseeritud parameetrid projekteerimispunktides on ekvivalentsed helitasemed LA eq, dBA ja maksimaalsed helitasemed LA max, dBA.

Lubatud helirõhutasemed (võrdväärsed helirõhutasemed) on standarditud SNiP II-12-77 "Mürakaitsega".

Tuleb meeles pidada, et ruumide välistest allikatest lähtuva müra lubatud tasemed määratakse ruumide normatiivse ventilatsiooni tagamisel (eluruumide, palatite, klasside jaoks - avatud akende, ahtritega, kitsaste aknatiibadega).

Õhumürast eraldamine on helienergia sumbumine, kui see edastatakse läbi aia.

Elamute ja ühiskondlike hoonete, samuti abihoonete ja tööstusettevõtete ruumide heliisolatsiooni standardparameetrid on piirdekonstruktsiooni õhuheliisolatsiooni indeks Rw, dB ja laealuse löögimüra vähendatud taseme indeks.

Müra. Muusika. Kõne.

Kuulmisorganite poolt helide tajumise seisukohalt võib need jagada peamiselt kolme kategooriasse: müra, muusika ja kõne. Need on erinevad helinähtuste valdkonnad, millel on inimesele omane info.

Müra on ebasüstemaatiline kombinatsioon suur hulk helid ehk kõigi nende helide sulandumine üheks ebakõlaks hääleks. Arvatakse, et müra on helide kategooria, mis inimest häirib või häirib.

Inimene suudab taluda vaid teatud müra. Aga kui möödub tund - teine ​​ja müra ei lõpe, siis on pinge, närvilisus ja isegi valu.

Heli võib inimese tappa. Keskajal oli isegi selline hukkamine, kui inimene pandi kella alla ja teda hakati peksma. Järk-järgult tappis kellahelin inimese. Aga see oli keskajal. Meie ajal on ilmunud ülehelikiirusega lennukid. Kui selline lennuk lendab üle linna 1000-1500 meetri kõrgusel, siis lähevad majadel aknad lõhki.

Muusika on helide maailmas eriline nähtus, kuid erinevalt kõnest ei anna see edasi täpseid semantilisi ega keelelisi tähendusi. Emotsionaalne küllastumine ja meeldivad muusikalised assotsiatsioonid saavad alguse juba varases lapsepõlves, mil lapsel on veel verbaalne suhtlus. Rütmid ja laulud ühendavad teda emaga ning laulmine ja tants on mängudes suhtlemise element. Muusika roll inimese elus on nii suur, et in viimased aastad meditsiin omistab talle raviomadused. Muusika abil saate normaliseerida biorütme, tagada südame-veresoonkonna süsteemi optimaalne aktiivsus. Kuid tuleb vaid meeles pidada, kuidas sõdurid lahingusse lähevad. Laul on aegade algusest olnud sõduri marsi asendamatu atribuut.

Infraheli ja ultraheli

Kas heliks on võimalik nimetada seda, mida me üldse ei kuule? Mis siis, kui me ei kuule? Kas need helid pole enam kellelegi ega millelegi kättesaadavad?

Näiteks helisid, mille sagedus on alla 16 hertsi, nimetatakse infraheliks.

Infraheli – elastsed vibratsioonid ja lained, mille sagedus jääb allapoole inimesele kuuldavat sagedusvahemikku. Tavaliselt võetakse infrahelivahemiku ülempiiriks 15-4 Hz; selline definitsioon on tinglik, kuna piisava intensiivsusega tekib kuulmistaju ka mõne Hz sagedustel, kuigi sel juhul kaob aistingu tonaalne iseloom ja eristuvad vaid üksikud võnketsüklid. Infraheli alumine sageduspiir on ebakindel. Praegu ulatub selle uurimisvaldkond umbes 0,001 Hz-ni. Seega hõlmab infraheli sageduste ulatus umbes 15 oktaavi.

Infrahelilained levivad õhu- ja veekeskkonnas, samuti maapõues. Infraheli alla kuuluvad ka suurte ehitiste, eelkõige sõidukite, hoonete madalsageduslikud vibratsioonid.

Ja kuigi meie kõrvad ei "püüa" selliseid vibratsioone, siis mingil moel inimene siiski tajub neid. Sel juhul kogeme ebameeldivaid ja mõnikord ka häirivaid aistinguid.

Juba ammu on täheldatud, et mõned loomad kogevad ohutunnet palju varem kui inimesed. Nad reageerivad eelnevalt kaugele orkaanile või eelseisvale maavärinale. Teisalt on teadlased avastanud, et looduses toimuvate katastroofiliste sündmuste ajal tekib infraheli – madalsageduslikud vibratsioonid õhus. See tekitas hüpoteese, et loomad tajuvad tänu oma teravatele meeltele selliseid signaale varem kui inimesed.

Kahjuks toodavad infraheli paljud masinad ja tööstusseadmed. Kui see juhtub näiteks autos või lennukis, siis mõne aja pärast on piloodid või juhid ärevil, väsivad kiiremini ja see võib põhjustada õnnetuse.

Need teevad infrahelimasinates müra ja siis on nendega raskem töötada. Ja kõigil teie ümber on raske. Pole parem, kui see elumajas infraheli ventilatsiooniga “ümiseb”. Tundub, et see on kuuldamatu, kuid inimesed ärrituvad ja võivad isegi haigeks jääda. Infraheliraskustest vabanemine võimaldab spetsiaalse "testi", mille iga seade peab läbima. Kui see "helib" infraheli tsoonis, ei saa see inimestele juurdepääsu.

Kuidas nimetatakse väga kõrget helikõrgust? Selline kriuks, mis on meie kõrva jaoks kättesaamatu? See on ultraheli. Ultraheli – elastsed lained sagedustega ligikaudu (1,5–2) (104 Hz (15–20 kHz) kuni 109 Hz (1 GHz); sageduslainete piirkonda 109–1012–1013 Hz nimetatakse tavaliselt hüperheliks. ultraheli on mugavalt jagatud 3 vahemikku: madala sagedusega ultraheli (1,5 (104 - 105 Hz), keskmise sagedusega ultraheli (105 - 107 Hz), kõrgsagedusega ultraheli (107 - 109 Hz). Kõiki neid vahemikke iseloomustab oma spetsiifiline genereerimise, vastuvõtmise, levitamise ja rakendamise omadused.

Füüsikaliselt on ultraheli elastsed lained ja selles ei erine see helist, seetõttu on heli ja ultraheli lainete sageduspiir tingimuslik. Kõrgemate sageduste ja sellest tulenevalt lühikeste lainepikkuste tõttu on aga ultraheli levimisel mitmeid iseärasusi.

Ultraheli lühikese lainepikkuse tõttu määrab selle olemuse eelkõige keskkonna molekulaarstruktuur. Ultraheli gaasis ja eriti õhus levib suure sumbumisega. Vedelikud ja tahked ained on reeglina head ultrahelijuhid - nende sumbumine on palju väiksem.

Inimese kõrv ei ole võimeline ultrahelilaineid tajuma. Paljud loomad tajuvad seda aga vabalt. Need on muu hulgas koerad, keda me nii hästi tunneme. Kuid kahjuks ei saa koerad ultraheliga "haukuda". Aga nahkhiired ja delfiinidel on hämmastav võime nii ultraheli kiirata kui ka vastu võtta.

Hüperheli on elastsed lained sagedustega 109–1012–1013 Hz. Füüsilise olemuse poolest ei erine hüperheli heli- ja ultrahelilainetest. Tänu kõrgematele sagedustele ja sellest tulenevalt ka lühematele lainepikkustele kui ultraheli valdkonnas, muutuvad hüperheli vastasmõjud keskkonnas olevate kvaasiosakestega palju olulisemaks – juhtivuselektronide, termiliste foononitega jne. Hüperheli kujutatakse sageli ka kvaasiosakeste vooluna. - fonoonid.

Hüperheli sagedusvahemik vastab detsimeetri, sentimeetri ja millimeetri vahemike elektromagnetiliste võnkumiste sagedustele (nn ülikõrged sagedused). Sagedus 109 Hz õhus normaalsel atmosfäärirõhul ja toatemperatuuril peab olema samas suurusjärgus kui molekulide keskmine vaba tee samadel tingimustel õhus. Kuid elastsed lained saavad keskkonnas levida ainult siis, kui nende lainepikkus on märgatavalt suurem kui osakeste vaba tee gaasides või suurem kui aatomitevahelised kaugused vedelikes ja tahketes ainetes. Seetõttu ei saa hüperheli lained normaalsel atmosfäärirõhul gaasides (eriti õhus) levida. Vedelikes on hüperheli sumbumine väga suur ja levimisulatus lühike. Hüperheli levib suhteliselt hästi tahketes ainetes – üksikkristallides, eriti madalatel temperatuuridel. Kuid isegi sellistes tingimustes on hüperheli võimeline katma vaid 1, maksimaalselt 15 sentimeetrit.

Heli on kuulmisorganite poolt tajutav elastses keskkonnas – gaasides, vedelikes ja tahketes ainetes – leviv mehaaniline vibratsioon.

Spetsiaalsete instrumentide abil saab näha helilainete levikut.

Helilained võivad kahjustada inimeste tervist ja vastupidi, aidata ravida vaevusi, oleneb heli tüübist.

Selgub, et on helisid, mida inimkõrv ei taju.

Bibliograafia

Perõškin A. V., Gutnik E. M. Füüsika 9. klass

Kasjanov V. A. Füüsika 10. klass

Leonov A. A "Ma tunnen maailma" Det. entsüklopeedia. Füüsika

Peatükk 2. Akustiline müra ja selle mõju inimesele

Eesmärk: uurida akustilise müra mõju inimkehale.

Sissejuhatus

Maailm meie ümber on ilus maailm helid. Meie ümber on inimeste ja loomade hääled, muusika ja tuulekohin, lindude laul. Inimesed edastavad infot kõne kaudu ja kuulmise abil tajutakse seda. Loomade jaoks pole heli vähem oluline ja mõnes mõttes olulisem, sest nende kuulmine on rohkem arenenud.

Füüsika seisukohalt on heli mehaanilised võnked, mis levivad elastses keskkonnas: vees, õhus, tahkes kehas jne. Inimese võime helivõnke tajuda, neid kuulata kajastub helivõnke nimetuses. heliõpetus – akustika (kreeka keelest akustikos – kuuldav, kuuldav). Helitunne meie kuulmisorganites tekib perioodiliste õhurõhu muutustega. Helirõhumuutuse suure amplituudiga helilaineid tajub inimkõrv valjude helidena, väikese helirõhumuutuse amplituudiga – vaiksete helidena. Heli tugevus sõltub vibratsiooni amplituudist. Heli tugevus sõltub ka selle kestusest ja sellest individuaalsed omadused kuulaja.

Kõrgsageduslikke helivibratsioone nimetatakse kõrgeteks helideks ja madala sagedusega helivibratsioone madalateks helideks.

Inimese kuulmisorganid on võimelised tajuma helisid sagedusega ligikaudu 20 Hz kuni 20 000 Hz. Pikisuunalisi laineid keskkonnas rõhumuutuse sagedusega alla 20 Hz nimetatakse infraheliks, sagedusega üle 20 000 Hz - ultraheliks. Inimese kõrv infraheli ja ultraheli ei taju, s.t ei kuule. Tuleb märkida, et helivahemiku näidatud piirid on meelevaldsed, kuna need sõltuvad inimeste vanusest ja nende heliaparaadi individuaalsetest omadustest. Tavaliselt väheneb vanuse kasvades tajutavate helide sageduse ülemine piir oluliselt – mõned vanemad inimesed kuulevad helisid, mille sagedus ei ületa 6000 Hz. Lapsed, vastupidi, tajuvad helisid, mille sagedus on veidi üle 20 000 Hz.

Mõned loomad kuulevad võnkumisi, mille sagedus on suurem kui 20 000 Hz või alla 20 Hz.

Füsioloogilise akustika uurimisobjektiks on kuulmisorgan ise, selle struktuur ja tegevus. Arhitektuurne akustika uurib heli levimist ruumides, suuruste ja kujundite mõju helile, seinu ja lagesid katvate materjalide omadusi. See viitab heli kuuldavale tajule.

Samuti on muusikaline akustika, mis uurib muusikariistu ja nende parima kõla tingimusi. Füüsiline akustika tegeleb helivibratsioonide enda ja muuga viimastel aegadel omaks võetud ja kuuldavuse piiridest väljapoole jäävad kõikumised (ultraakustika). See kasutab laialdaselt mitmesuguseid meetodeid mehaaniliste vibratsioonide muundamiseks elektrilisteks vibratsioonideks ja vastupidi (elektroakustika).

Ajaloo viide

Helisid hakati uurima antiikajal, kuna inimest iseloomustab huvi kõige uue vastu. Esimesed akustilised vaatlused tehti 6. sajandil eKr. Pythagoras lõi seose helikõrguse ja häält tekitava pika keele või trompeti vahel.

4. sajandil eKr sai Aristoteles esimesena õigesti aru, kuidas heli õhus levib. Ta ütles, et kõlav keha põhjustab õhu kokkusurumist ja hõrenemist, kaja seletati heli peegeldumisega takistustelt.

15. sajandil sõnastas Leonardo da Vinci põhimõtte helilainete sõltumatuse kohta erinevatest allikatest.

1660. aastal tõestati Robert Boyle'i katsetes, et õhk on helijuht (heli ei levi vaakumis).

Aastatel 1700-1707. Joseph Saveuri memuaarid akustika kohta avaldas Pariisi Teaduste Akadeemia. Saver käsitleb neis memuaarides orelidisaineritele hästi tuntud nähtust: kui oreli kaks toru annavad korraga välja kaks heli, mille kõrgus on vaid pisut erinev, siis kõlavad perioodilised helivõimendused, mis on sarnased trummipõrinaga. Saver selgitas seda nähtust mõlema heli vibratsioonide perioodilise kokkulangemisega. Kui näiteks üks kahest helist vastab 32 vibratsioonile sekundis ja teine ​​40 vibratsioonile, siis esimese heli neljanda vibratsiooni lõpp langeb kokku teise heli viienda vibratsiooni lõpuga ja seega heli võimendub. Orelipillide juurest liikus Saver edasi eksperimentaalse keelevibratsiooni uurimise juurde, vaatledes vibratsioonide sõlmpunkte ja antisõlme (need teaduses siiani eksisteerivad nimetused võttis ta kasutusele) ning märkas ka seda, et kui keel on ergastatud, siis koos põhinoot, muud noodid, mille pikkus on ½, 1/3, ¼,. peamisest. Ta nimetas neid noote kõrgeimateks harmoonilisteks toonideks ja see nimi oli määratud teadusesse jääma. Lõpuks püüdis Saver esimesena määrata vibratsiooni helina tajumise piiri: madalate helide puhul määras ta piiriks 25 vibratsiooni sekundis ja kõrgete puhul 12 800. Pärast seda, Newton, tuginedes nendele eksperimentidele. Saveri teosed, andis esimese arvutuse heli lainepikkuse kohta ja jõudis nüüdseks füüsikas hästi tuntud järeldusele, et mis tahes avatud toru puhul on väljastatava heli lainepikkus võrdne toru kahekordse pikkusega.

Heliallikad ja nende olemus

Kõigile helidele on omane see, et neid tekitavad kehad ehk heliallikad võnguvad. Kõigile on tuttavad helid, mis tekivad, kui trummi kohale venitatud nahk liigub, mere lained, tuules õõtsuvad oksad. Kõik need erinevad üksteisest. Iga üksiku heli "värv" sõltub rangelt liikumisest, mille tõttu see tekib. Nii et kui võnkuv liikumine on ülikiire, sisaldab heli kõrgsageduslikke vibratsioone. Aeglasem võnkuv liikumine tekitab madalama sagedusega heli. Erinevad katsed näitavad, et igasugune heliallikas tingimata võngub (kuigi enamasti pole need võnked silmaga märgatavad). Näiteks inimeste ja paljude loomade hääled tekivad nende häälepaelte vibratsiooni, puhkpillide heli, sireeni heli, tuule vile ja äikese tõttu. õhumasside kõikumiste tõttu.

Kuid mitte iga võnkuv keha pole heliallikas. Näiteks keermele või vedrule riputatud vibreeriv raskus ei tee häält.

Võnkumiste kordumise sagedust mõõdetakse hertsides (või tsüklites sekundis); 1 Hz on sellise perioodilise võnke sagedus, periood on 1 s. Pange tähele, et just sagedus on omadus, mis võimaldab meil üht heli teisest eristada.

Uuringud on näidanud, et inimkõrv suudab helina tajuda kehade mehaanilisi vibratsioone, mis tekivad sagedusel 20 Hz kuni 20 000 Hz. Väga kiire, üle 20 000 Hz või väga aeglase, alla 20 Hz helivibratsiooniga me ei kuule. Seetõttu vajame spetsiaalseid seadmeid, et registreerida helisid, mis jäävad väljaspool inimkõrva tajutavat sageduspiiri.

Kui võnkeliikumise kiirus määrab heli sageduse, siis selle suurus (ruumi suurus) on valjus. Kui sellist ratast pöörata suurel kiirusel, tekib kõrge sagedusega toon, aeglasem pöörlemine tekitab madalama sagedusega tooni. Veelgi enam, mida väiksemad on ratta hambad (nagu on näidatud punktiirjoonega), seda nõrgem on heli ja mida suuremad on hambad, st mida rohkem need põhjustavad plaadi kõrvalekaldumist, seda valjem on heli. Seega võime märkida veel üht heli omadust - selle valjust (intensiivsust).

Ei saa mainimata jätta sellist heli omadust nagu kvaliteet. Kvaliteet on tihedalt seotud struktuuriga, mis võib muutuda liiga keerulisest äärmiselt lihtsaks. Resonaatori toetatud häälestushargi toon on väga lihtsa ülesehitusega, kuna sisaldab ainult ühte sagedust, mille väärtus sõltub ainult häälekahvli konstruktsioonist. Sel juhul võib hääletuskahvli heli olla nii tugev kui nõrk.

Saate luua keerulisi helisid, nii et näiteks paljud sagedused sisaldavad oreli akordi heli. Isegi mandoliini keele kõla on üsna keeruline. See on tingitud asjaolust, et venitatud string võngub mitte ainult põhisagedusega (nagu häälehark), vaid ka teiste sagedustega. Need genereerivad lisatoone (harmoonikuid), mille sagedused on põhitooni sagedusest terve arv kordi suuremad.

Sageduse mõistet on müra suhtes ebaseaduslik kohaldada, kuigi saame rääkida mõnest selle sagedusalast, kuna just need eristavad üht müra teisest. Müraspektrit ei saa enam esitada ühe või mitme joonega, nagu monokromaatilise signaali või paljusid harmoonilisi sisaldava perioodilise laine puhul. Seda on kujutatud terve reana

Mõnede helide, eriti muusikaliste helide sagedusstruktuur on selline, et kõik ülemtoonid on põhitooni suhtes harmoonilised; sellistel juhtudel öeldakse, et helidel on kõrgus (määratud helikõrguse sagedusega). Enamik helisid ei ole nii meloodilised, neil puudub muusikalistele helidele omane sagedustevaheline terviklik suhe. Need helid on oma struktuurilt sarnased müraga. Seetõttu võib öeldut kokku võttes öelda, et heli iseloomustavad valjus, kvaliteet ja kõrgus.

Mis juhtub heliga pärast selle loomist? Kuidas see näiteks meie kõrva jõuab? Kuidas see levib?

Me tajume heli oma kõrvadega. Heliseva keha (heliallika) ja kõrva (helivastuvõtja) vahel on aine, mis edastab helivibratsiooni heliallikast vastuvõtjasse. Enamasti on see aine õhk. Heli ei saa õhuta ruumis levida. Kuna lained ei saa eksisteerida ilma veeta. Eksperimendid toetavad seda järeldust. Vaatleme ühte neist. Asetage kelluke õhupumba kella alla ja lülitage see sisse. Siis hakkavad nad pumbaga õhku välja pumbama. Kui õhk muutub harvemaks, muutub heli kuuldavaks üha nõrgemaks ja lõpuks kaob peaaegu täielikult. Kui hakkan kella alt uuesti õhku sisse laskma, hakkab kellahelin jälle kuuldavaks.

Muidugi ei levi heli mitte ainult õhus, vaid ka teistes kehades. Seda saab ka katseliselt testida. Isegi selline nõrk heli nagu ühes laua otsas lebava taskukella tiksumine on selgelt kuulda, kui asetada kõrv laua teise otsa.

On hästi teada, et heli edastatakse maapinnal pikkade vahemaade tagant ja eriti raudteel. Kui asetate kõrva rööpale või maapinnale, võite kuulda kaugele ulatuva rongi häält või kappava hobuse trampimist.

Kui me, olles vee all, lööme kivi vastu kivi, kuuleme selgelt löögi häält. Seetõttu levib heli ka vees. Kalad kuulevad kaldal samme ja inimeste hääli, see on õngitsejatele hästi teada.

Katsed näitavad, et erinevad tahked kehad juhivad heli erinevalt. Elastsed kehad on head helijuhid. Enamik metalle, puitu, gaase ja vedelikke on elastsed kehad ja juhivad seetõttu hästi heli.

Pehmed ja poorsed kehad on halvad helijuhid. Kui näiteks kell on taskus, on see ümbritsetud pehme lapiga ja me ei kuule selle tiksumist.

Muide, see, et katse korgi alla pandud kellaga on seotud heli levimisega tahketes kehades pikka aega ei tundunud kuigi veenev. Fakt on see, et katsetajad ei isoleerinud kella piisavalt hästi ja heli oli kuulda isegi siis, kui korgi all polnud õhku, kuna vibratsioonid edastati paigalduse erinevate ühenduste kaudu.

1650. aastal jõudsid Athanasius Kirch'er ja Otto Gücke kellakatse põhjal järeldusele, et heli levimiseks pole õhku vaja. Ja alles kümme aastat hiljem tõestas Robert Boyle veenvalt vastupidist. Näiteks õhus olev heli edastatakse pikisuunaliste lainete kaudu, st heliallikast tuleva õhu vahelduvate kondenseerumiste ja harulduste kaudu. Kuid kuna meid ümbritsev ruum, erinevalt kahemõõtmelisest veepinnast, on kolmemõõtmeline, siis levivad helilained mitte kahes, vaid kolmes suunas - lahknevate sfääride kujul.

Helilained, nagu kõik teised mehaanilised lained, ei levi ruumis koheselt, vaid teatud kiirusega. Kõige lihtsamad tähelepanekud võimaldavad seda kontrollida. Näiteks äikese ajal näeme esmalt välku ja alles mõne aja pärast kuuleme äikest, kuigi meie poolt helina tajutavad õhuvõnked tekivad samaaegselt välgusähvatusega. Fakt on see, et valguse kiirus on väga suur (300 000 km / s), seega võime eeldada, et näeme välku selle esinemise ajal. Ja äikesehelil, mis tekkis samaaegselt välguga, kulub meil üsna käegakatsutavalt aega, et läbida vahemaa selle esinemiskohast maas seisva vaatlejani. Näiteks kui kuuleme äikest rohkem kui 5 sekundit pärast välgu nägemist, võime järeldada, et äike on meist vähemalt 1,5 km kaugusel. Heli kiirus sõltub heli levimise keskkonna omadustest. Teadlased on välja töötanud erinevaid viise heli kiiruse määramine mis tahes keskkonnas.

Heli kiirus ja selle sagedus määravad lainepikkuse. Tiigis laineid jälgides märkame, et lahknevad ringid on vahel väiksemad ja kord suuremad ehk teisisõnu võib laineharjade või laineõõnte vaheline kaugus olla erinev olenevalt objekti suurusest, mille tõttu need tekkisid. Hoides kätt piisavalt madalal veepinnast kõrgemal, tunneme iga pritsme, mis meist möödub. Mida suurem on järjestikuste lainete vaheline kaugus, seda harvemini puudutavad nende harjad meie sõrmi. Selline lihtne katse võimaldab järeldada, et lainete korral veepinnal antud laine levimiskiiruse korral vastab suurem sagedus väiksemale lainete harude vahekaugusele ehk lühematele lainetele ja vastupidi madalamale sagedusele, pikematele lainetele.

Sama kehtib ka helilainete kohta. Seda, et helilaine läbib teatud ruumipunkti, saab hinnata rõhu muutuse järgi antud punktis. See muutus kordab täielikult heliallika membraani võnkumist. Inimene kuuleb heli, kuna helilaine avaldab tema kõrva trummikile erinevat survet. Niipea, kui helilaine hari (või kõrgrõhuala) jõuab meie kõrva. Tunneme survet. Kui helilaine kõrgendatud rõhuga piirkonnad järgnevad üksteisele piisavalt kiiresti, siis meie kõrva trummikile vibreerib kiiresti. Kui helilaine harjad on üksteisest kaugel, vibreerib kuulmekile palju aeglasemalt.

Heli kiirus õhus on üllatavalt konstantne. Oleme juba näinud, et heli sagedus on otseses seoses helilaine harude vahelise kaugusega, see tähendab, et heli sageduse ja lainepikkuse vahel on teatav seos. Seda seost saame väljendada järgmiselt: lainepikkus võrdub kiirusega jagatuna sagedusega. Võib öelda ka teisiti: lainepikkus on pöördvõrdeline sagedusega proportsionaalsusteguriga, mis on võrdne heli kiirusega.

Kuidas heli kuuldavaks muutub? Kui helilained sisenevad kuulmekäiku, põhjustavad nad trummikile, kesk- ja sisekõrva vibratsiooni. Sattudes sisekõrva täitvasse vedelikku, õhulained mõjutada juukserakke Corti organi sees. Kuulmisnärv edastab need impulsid ajju, kus need muudetakse helideks.

Müra mõõtmine

Müra on ebameeldiv või soovimatu heli või helide kogum, mis segab kasulike signaalide tajumist, häirib vaikust, on kahjulik või ärritav toime inimkehale, vähendades selle jõudlust.

Mürarikastes piirkondades tekivad paljudel inimestel mürahaiguse sümptomid: suurenenud närviline erutuvus, väsimus, kõrge vererõhk.

Mürataset mõõdetakse ühikutes,

Rõhu helide astme väljendamine, - detsibellid. Seda survet ei tajuta lõputult. Müratase 20-30 dB on inimesele praktiliselt kahjutu – see on loomulik taustamüra. Mis puudutab valju heli, siis siin on lubatud piir umbes 80 dB. 130 dB heli tekitab inimeses juba valuliku tunde ja 150 muutub tema jaoks väljakannatamatuks.

Akustiline müra on erineva füüsikalise iseloomuga juhuslikud helivõnked, mida iseloomustab juhuslik amplituudi, sageduse muutus.

Kondenseerumisest ja õhu harvaesinemisest koosneva helilaine levimisel muutub rõhk kuulmekile. Rõhu mõõtühik on 1 N/m2 ja helivõimsuse mõõtühik 1 W/m2.

Kuulmislävi on minimaalne helitugevus, mida inimene tajub. Kell erinevad inimesed see on erinev ja seetõttu peetakse kuulmisläveks tavapäraselt helirõhku, mis on võrdne 2x10 "5 N / m2 sagedusel 1000 Hz, mis vastab võimsusele 10" 12 W / m2. Nende suurustega võrreldakse mõõdetud heli.

Näiteks mootorite helivõimsus reaktiivlennuki õhkutõusmisel on 10 W/m2 ehk ületab läve 1013 korda. Nii suurte numbritega on ebamugav opereerida. Erineva tugevusega helide kohta öeldakse, et üks on teisest mitte nii mitu korda, vaid nii palju ühikuid valjem. Helitugevuse ühikut nimetatakse Bel - telefoni leiutaja A. Beli (1847-1922) järgi. Helitugevust mõõdetakse detsibellides: 1 dB = 0,1 B (Bel). Visuaalne esitus sellest, kuidas heli intensiivsus, helirõhk ja helitugevus on seotud.

Heli tajumine ei sõltu ainult sellest kvantitatiivsed omadused(rõhk ja võimsus), aga ka selle kvaliteet - sagedus.

Sama heli erinevatel sagedustel erineb valjuselt.

Mõned inimesed ei kuule kõrgsageduslikke helisid. Nii langeb vanematel inimestel heli tajumise ülempiir 6000 Hz-ni. Nad ei kuule näiteks sääse kriuksumist ja kriketi trillis, mis teevad helisid sagedusega umbes 20 000 Hz.

Kuulus inglise füüsik D. Tyndall kirjeldab üht oma jalutuskäiku sõbraga järgmiselt: „Mõlemal pool teed niidud kubisesid putukatest, kes täitsid õhu oma terava suminaga minu kõrvadeni, kuid sõber ei kuulnud. kõike seda – putukate muusika lendas üle tema kuulmispiiride” !

Müratasemed

Helitugevust – heli energiataset – mõõdetakse detsibellides. Sosin võrdub ligikaudu 15 dB-ga, häälte sahin õpilaste auditooriumis ulatub ligikaudu 50 dB-ni ja tänavamüra tihedas liikluses ligikaudu 90 dB-ni. Üle 100 dB müra võib olla inimkõrvale talumatu. Müra suurusjärgus 140 dB (näiteks reaktiivlennuki õhkutõusmise heli) võib olla kõrva jaoks valus ja kahjustada kuulmekile.

Enamiku inimeste jaoks muutub kuulmine vanusega tuhmiks. Selle põhjuseks on asjaolu, et kõrva luud kaotavad oma esialgse liikuvuse ja seetõttu ei kandu vibratsioonid üle sisekõrva. Lisaks võivad kuulmisorganite infektsioonid kahjustada kuulmekile ja mõjutada negatiivselt luude talitlust. Kui teil on kuulmisprobleeme, peate viivitamatult konsulteerima arstiga. Teatud tüüpi kurtus on põhjustatud sisekõrva või kuulmisnärvi kahjustusest. Kuulmislangust võivad põhjustada ka pidev kokkupuude müraga (näiteks tehase põrandal) või äkilised ja väga valjud helipursked. Isiklike stereopleierite kasutamisel peate olema väga ettevaatlik, kuna liigne helitugevus võib põhjustada ka kurtust.

Lubatud siseruumide müra

Müratasemega seoses tuleb märkida, et selline kontseptsioon ei ole õigusloome seisukohast lühiajaline ja ebamäärane. Niisiis kehtivad Ukrainas tänaseni NSV Liidu ajal vastu võetud sanitaarnormid lubatud müra kohta elamute ja ühiskondlike hoonete ruumides ning elamuehituse territooriumil. Selle dokumendi kohaselt peab eluruumides olema tagatud müratase, mis ei ületa päeval 40 dB ja öösel (kell 22.00-08.00) 30 dB.

Sageli on müra oluline teave. Auto- või motosportlane kuulab tähelepanelikult hääli, mida mootor, šassii ja muud liikuva sõiduki osad teevad, sest igasugune kõrvaline müra võib olla õnnetuse eelkuulutaja. Müral on oluline roll akustikas, optikas, arvutitehnoloogias ja meditsiinis.

Mis on müra? Selle all mõistetakse erineva füüsilise iseloomuga kaootilisi kompleksvibratsioone.

Müraprobleem on olnud juba väga pikka aega. Juba iidsetel aegadel põhjustas munakivisillutise rataste kohin paljudes unetust.

Või tekkis probleem veelgi varem, kui koopanaabrid hakkasid tülli minema, sest üks neist koputas kivinoa või -kirvest tehes liiga kõvasti?

Mürasaaste keskkond kasvab kogu aeg. Kui 1948. aastal vastas suurlinnade elanike küsitluse käigus küsimusele, kas nad on mures korteri müra pärast, jaatavalt 23% küsitletutest, siis 1961. aastal - juba 50%. Viimasel kümnendil on müratase linnades tõusnud 10-15 korda.

Müra on teatud tüüpi heli, kuigi seda nimetatakse sageli "soovimatuks heliks". Samal ajal hinnatakse ekspertide hinnangul trammi müra tasemele 85-88 dB, trollibussi - 71 dB, bussi, mille mootori võimsus on üle 220 hj. Koos. - 92 dB, vähem kui 220 hj Koos. - 80-85 dB.

Teadlased alates Riiklik Ülikool Ohio jõudis järeldusele, et inimestel, kes puutuvad regulaarselt valju müraga kokku, on teistest 1,5 korda suurem tõenäosus akustilise neuroomi tekkeks.

Akustiline neuroom on healoomuline kasvaja, mis põhjustab kuulmislangust. Teadlased uurisid 146 akustilise neuroomiga patsienti ja 564 tervet inimest. Neilt kõigilt esitati küsimusi selle kohta, kui sageli pidid nad tegelema valju heliga, mis ei olnud nõrgem kui 80 detsibelli (müra liiklust). Ankeetküsitluses võeti arvesse pillide, mootorite, muusika müra, laste karjeid, müra spordiüritustel, baarides ja restoranides. Uuringus osalejatelt küsiti ka, kas nad kasutasid kuulmiskaitset. Need, kes regulaarselt kuulavad Vali muusika, suurenes akustilise neuroomi risk 2,5 korda.

Neile, kes puutusid kokku tehnilise müraga - 1,8 korda. Inimestel, kes kuulavad regulaarselt lapse nuttu, on müra staadionidel, restoranides või baarides 1,4 korda suurem. Kuulmiskaitsevahendite kasutamisel ei ole akustilise neuroomi oht suurem kui inimestel, kes ei puutu üldse müraga kokku.

Akustilise müra mõju inimestele

Akustilise müra mõju inimesele on erinev:

A. Kahjulik

Müra põhjustab healoomulist kasvajat

Pikaajaline müra kahjustab kuulmisorganit, venitab kuulmekile, vähendades seeläbi helitundlikkust. See põhjustab südame, maksa aktiivsuse katkemist, kurnatust ja närvirakkude ülekoormust. Suure võimsusega helid ja mürad mõjutavad kuuldeaparaati, närvikeskused võib põhjustada valu ja šokki. Nii toimib mürasaaste.

Mürad on kunstlikud, tehnogeensed. Neil on negatiivne mõju inimese närvisüsteemile. Üks hullemaid linnamüra on maanteetranspordi müra suurtel maanteedel. See ärritab närvisüsteemi, mistõttu inimest piinab ärevus, ta tunneb väsimust.

B. Soodne

Kasulikud helid hõlmavad lehestiku müra. Lainete loksumine mõjub meie psüühikale rahustavalt. Vaikne lehtede kohin, oja kohin, kerge veeprits ja surfihelin on inimesele alati meeldivad. Nad rahustavad teda, leevendavad stressi.

C. Meditsiiniline

Terapeutiline toime inimesele loodushäälte abil sai alguse kahekümnenda sajandi 80. aastate alguses astronautidega tegelenud arstidelt ja biofüüsikutelt. Psühhoterapeutilises praktikas kasutatakse ravis looduslikke müra mitmesugused haigused nagu abi. Psühhoterapeudid kasutavad ka nn valget müra. See on omamoodi kahin, mis ähmaselt meenutab lainete häält ilma vett pritsimata. Arstid usuvad, et "valge müra" rahustab ja uinutab.

Müra mõju inimkehale

Kuid kas müra all kannatavad ainult kuulmisorganid?

Õpilastel soovitatakse seda teada saada, lugedes järgmisi väiteid.

1. Müra põhjustab enneaegset vananemist. Kolmekümnel juhul sajast vähendab müra suurlinnade inimeste eluiga 8-12 aasta võrra.

2. Iga kolmas naine ja iga neljas mees kannatavad suurenenud müratasemest tingitud neurooside all.

3. Selliseid haigusi nagu gastriit, mao- ja soolehaavandid avastatakse kõige sagedamini inimestel, kes elavad ja töötavad mürarikkas keskkonnas. Varietee muusikutel on maohaavand – kutsehaigus.

4. Aitab Vali müra juba 1 min pärast võib põhjustada muutusi aju elektrilises aktiivsuses, mis muutub sarnaseks elektriline aktiivsus aju epilepsiaga patsientidel.

5. Müra surub närvisüsteemi alla, eriti korduva tegevuse korral.

6. Müra mõjul toimub pidev hingamissageduse ja -sügavuse langus. Mõnikord on südame rütmihäired, hüpertensioon.

7. Müra mõjul muutub süsivesikute, rasvade, valkude, soolade ainevahetus, mis väljendub vere biokeemilise koostise muutumises (suhkru tase veres langeb).

Liigne müra (üle 80 dB) mõjutab mitte ainult kuulmisorganeid, vaid ka teisi organeid ja süsteeme (vereringe-, seede-, närvi- jne), elutähtsad protsessid on häiritud, energiavahetus hakkab plastikust üle domineerima, mis toob kaasa kuulmisorganite enneaegse vananemise. keha .

MÜRAPROBLEEM

Suurlinna saadab alati liiklusmüra. Viimase 25-30 aasta jooksul on müra maailma suurlinnades kasvanud 12-15 dB (s.t. müra maht on kasvanud 3-4 korda). Kui lennujaam asub linnas, nagu see on Moskvas, Washingtonis, Omskis ja paljudes teistes linnades, põhjustab see maksimumi mitmekordse ületamise. vastuvõetav tase heli stiimulid.

Ja ometi on maanteetransport linna peamiste müraallikate seas liider. Just tema tekitab linnade peatänavatel müra kuni 95 dB müramõõturi skaalal. Kiirtee poole jäävate suletud akendega elutubades on müratase vaid 10-15 dB madalam kui tänaval.

Autode müra oleneb paljudest põhjustest: auto mark, hooldatavus, kiirus, teekatte kvaliteet, mootori võimsus jne. Mootori müra suureneb järsult selle käivitamise ja soojenemise ajal. Kui auto liigub esimesel kiirusel (kuni 40 km/h), on mootori müra 2 korda suurem kui teisel kiirusel tekitatav müra. Kui auto pidurdab tugevalt, suureneb oluliselt ka müra.

Selgunud on inimkeha seisundi sõltuvus keskkonnamüra tasemest. Täheldatud on teatud muudatusi funktsionaalne seisund mürast põhjustatud kesknärvi- ja südame-veresoonkonna süsteemid. Isheemiline haigus südamehaigused, hüpertensioon, kõrgenenud kolesteroolitase veres esinevad sagedamini mürarikastes piirkondades elavatel inimestel. Müra häirib tugevalt und, vähendab selle kestust ja sügavust. Uinumisperiood pikeneb tund või rohkemgi ning pärast ärkamist tunnevad inimesed väsimust ja peavalu. Kõik see muutub lõpuks krooniliseks ületöötamiseks, nõrgestab immuunsüsteemi, aitab kaasa haiguste tekkele ja vähendab efektiivsust.

Nüüd arvatakse, et müra võib lühendada inimese eluiga ligi 10 aasta võrra. Samuti on psüühiliselt haigeid rohkem helistiimulite tõttu, eriti mõjutab müra naisi. Üldiselt on kuulmispuudega inimeste arv linnades suurenenud, kuid levinuimaks nähtuseks on kujunenud peavalu ja suurenenud ärrituvus.

MÜRASAASTE

Suure võimsusega heli ja müra mõjutavad kuuldeaparaati, närvikeskusi ning võivad põhjustada valu ja šokki. Nii toimib mürasaaste. Vaikne lehtede sahin, oja kohin, lindude hääled, kerge veeprits ja surfikohin on inimesele alati meeldivad. Nad rahustavad teda, leevendavad stressi. Seda kasutatakse meditsiiniasutustes, psühholoogilise abi ruumides. Looduslikud loodusmürad muutuvad üha haruldasemaks, kaovad täielikult või upuvad tööstus-, transpordi- ja muude müradega.

Pikaajaline müra kahjustab kuulmisorganit, vähendades helitundlikkust. See põhjustab südame, maksa aktiivsuse katkemist, kurnatust ja närvirakkude ülekoormust. Närvisüsteemi nõrgestatud rakud ei suuda oma tööd piisavalt koordineerida erinevaid süsteeme organism. Selle tulemusena häiritakse nende tegevust.

Teame juba, et 150 dB müra on inimestele kahjulik. Mitte asjata ei toimunud keskajal hukkamist kella all. Kellahelina sumin piinas ja aeglaselt tappis.

Iga inimene tajub müra erinevalt. Palju sõltub vanusest, temperamendist, tervislikust seisundist, keskkonnatingimustest. Müral on kuhjuv toime, see tähendab, et kehas akumuleeruvad akustilised stiimulid suruvad üha enam närvisüsteemi alla. Müral on eriti kahjulik mõju organismi neuropsüühilisele aktiivsusele.

Mürad tekitavad funktsionaalsed häired südame-veresoonkonna süsteemist; avaldab kahjulikku mõju visuaalsetele ja vestibulaarsetele analüsaatoritele; vähendada refleksi aktiivsust, mis põhjustab sageli õnnetusi ja vigastusi.

Müra on salakaval, selle kahjulik mõju organismile ilmneb nähtamatult, märkamatult ning rikkeid organismis ei tuvastata kohe. Lisaks on inimkeha müra vastu praktiliselt kaitsetu.

Üha rohkem arste räägib mürahaigusest, domineeriv kahjustus kuulmine ja närvisüsteem. Mürasaaste allikaks võib olla tööstusettevõte või transport. Eriti palju müra tekitavad rasked kallurautod ja trammid. Müra mõjutab inimese närvisüsteemi ja seetõttu rakendatakse linnades ja ettevõtetes mürakaitsemeetmeid. Raudtee- ja trammiliinid ja teed, mida mööda kaubavedu, tuleb välja võtta kesksed osad linnad hajaasustusega piirkondadesse ja nende ümber luua rohealasid, mis neelavad hästi müra. Lennukid ei tohiks lennata üle linnade.

HELIPILDUS

Vältima kahjulikud mõjud heliisolatsioon aitab palju

Müra vähendamine saavutatakse ehitus- ja akustiliste meetmete abil. Välispiirdekonstruktsioonides on akendel ja rõduustel oluliselt väiksem heliisolatsioon kui seinal endal.

Ehitiste mürakaitse aste määratakse eelkõige selle otstarbega ruumide lubatud müra normidega.

VÕITLUS AKUSTILISE MÜRAGA

Akustikalabor MNIIP arendab osana rubriike "Akustiline ökoloogia". projekti dokumentatsioon. Teostatakse ruumide heliisolatsiooni, mürakontrolli, helivõimendussüsteemide arvutuste, akustiliste mõõtmiste projektid. Kuigi tavaruumides otsitakse üha enam akustilist mugavust – head mürakaitset, arusaadavat kõnet ja nn. akustilised fantoomid - negatiivsed helipildid, mille moodustavad mõned. Konstruktsioonides, mis on mõeldud täiendavaks võitluseks detsibellidega, vahelduvad vähemalt kaks kihti - "kõva" (kipsplaat, kipskiud). Samuti peaks akustiline disain hõivama oma tagasihoidliku niši sees. Akustilise müra vastu võitlemiseks kasutatakse sagedusfiltreerimist.

LINN JA ROHERUUMID

Kui kaitsete oma kodu puudega müra eest, on kasulik teada, et lehestik ei neela helisid. Vastu tüve tabades murduvad helilained, mis suunduvad alla pinnasesse, mis neeldub. Kuuske peetakse parimaks vaikuse valvuriks. Isegi kõige tihedama liiklusega maanteel saad rahus elada, kui kaitsed oma kodu roheliste puude kõrval. Ja lähedale oleks tore istutada kastaneid. Üks täiskasvanud kastan puhastab kuni 10 m kõrguse, kuni 20 m laiuse ja kuni 100 m pikkuse ruumi autode heitgaasidest. Samal ajal, erinevalt paljudest teistest puudest, lagundab kastan mürgiseid gaase, ilma et see peaaegu kahjustaks. tervis”.

Linnatänavate haljastuse istutamise tähtsus on suur - tihedad põõsaste ja metsavööde istutamine kaitsevad müra eest, vähendades seda 10-12 dB (detsibelli) võrra, vähendavad kahjulike osakeste kontsentratsiooni õhus 100-lt 25-le, vähendavad tuult. kiirust 10–2 m/s, vähendada masinatest väljuvate gaaside kontsentratsiooni kuni 15% õhumahuühiku kohta, muuta õhk niiskemaks, alandada selle temperatuuri, st muuta see hingavamaks.

Rohealad neelavad ka helisid, mida kõrgemad on puud ja mida tihedam on nende istutamine, seda vähem heli kostab.

Haljasalad koos muruplatsidega, lillepeenrad mõjuvad soodsalt inimese psüühikale, rahustavad nägemist, närvisüsteemi, on inspiratsiooniallikaks, suurendavad inimeste töövõimet. Selle all sündisid suurimad kunsti- ja kirjandusteosed, teadlaste avastused kasulik mõju loodus. Nii loodi Beethoveni, Tšaikovski, Straussi ja teiste heliloojate suurim muusikalooming, tähelepanuväärsete vene maastikumaalijate Šiškini, Levitani maalid, vene ja nõukogude kirjanike teosed. Pole juhus, et siberi teaduskeskus pandi Priobski männimetsa roheliste istanduste vahele. Siin, linnamüra varjus, rohelusest ümbritsetuna viivad meie Siberi teadlased edukalt oma uurimistööd läbi.

Roheliste istutamine sellistes linnades nagu Moskva ja Kiiev on kõrge; viimases on näiteks elaniku kohta 200 korda rohkem istutusi kui Tokyos. Jaapani pealinnas hävitati 50 aasta jooksul (1920–1970) umbes pooled "kõigist rohealadest, mis paiknesid" kümne kilomeetri raadiuses keskusest. USA-s on viimase viie aasta jooksul kadunud ligi 10 000 hektarit keskseid linnaparke.

← Müra mõjutab negatiivselt inimeste tervist, halvendab ennekõike kuulmist, närvi- ja kardiovaskulaarsüsteemi seisundit.

← Müra saab mõõta spetsiaalsete seadmete – mürataseme mõõtjate abil.

← Me peame võitlema kahjulik mõju müra nii mürataset reguleerides kui ka kasutades erimeetmed mürataseme vähendamiseks.